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水体富营养化是目前国内水体面临的主要问题,太湖、滇池、巢湖等内陆湖泊水体的污染更为的严重,水体富营养化主要是由水体中超负荷的氮磷所引起的,开展高效除磷脱氮工艺研究是水体富营养化控制的重大需求,传统的除磷脱氮技术存在着泥龄、剩余污泥量、碳源等方面的局限性,双污泥反硝化聚磷工艺以反硝化聚磷菌同步反硝化聚磷特性为依托,不仅解决了目前除磷脱氮所面临的问题,还进一步提高了生物脱氮除磷的效率。在此基础上,本课题研究快速驯化反硝化聚磷污泥,进一步筛选污泥中的反硝化聚磷菌,通过同时对污泥和菌并从宏观和微观两方面结合性的研究,提高污泥反硝化聚磷效率的同时为双污泥工艺提供重要的参数。
本课题在SBR反应器中,通过厌氧/好氧、厌氧/缺氧/好氧这两个阶段驯化反硝化聚磷污泥;在此基础上,研究驯化污泥的特性并筛选驯化出的污泥中的反硝化聚磷菌,鉴定菌种的种属并研究单菌种的除磷脱氮的能力,以下为本课题的研究结果:
在驯化出聚磷率为99.4%好氧聚磷(Phosphorus Accumulation Organism简称PAO)污泥的基础上,本课题成功驯化出了聚磷率为98.8%,硝氮去除率为91.7%的反硝化聚磷污泥,研究PAO污泥的反硝化聚磷能力中发现,硝氮最佳浓度为40mg/l,亚硝氮浓度过高时会抑制污泥的反硝化聚磷。在研究反硝化聚磷(Denitrification Phosphorus Bacteria简称DPB)污泥反硝化聚磷污泥过程中,硝氮的最佳浓度为20mg/l,亚硝氮的浓度应大于10mg/l并小于20 mg/l,DPB污泥在驯化后反硝化聚磷能力较未驯化的PAO污泥较稳定,MLSS浓度应控制在一定的范围内,不仅保证了氮磷的去除率,同时氮源的积累也最少,有利于污泥长期的运行来反硝化聚磷。
在反硝化聚磷污泥中筛选得到了D1、D2、D4、D6、D7这5株反硝化聚磷菌,D5、P1这两株好氧聚磷菌,D20这一株反硝化菌。通过Biolog快速鉴定,D1为鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis B),菌D2与菌D3、菌D14均为同一种属的铜绿假单胞菌(Pseudomonas citronellolis),D4为硝基还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens/azelaica),D5为莫拉氏杆菌(Acinetobactercalcoaceticus/genospecies3),菌P1可能为产碱假单胞菌(Pseudomonasalcaligenes),菌D20为粘质沙雷氏杆菌(Serratia marcescens),PCR鉴定出菌D6和D7均为不动杆菌属。
对单菌的研究结果表明,单菌在生长过程中聚磷,聚磷主要是在菌的对数生长期,混菌由于不同菌之间的竞争性生长或协同作用而对磷的摄取能力不同。研究不同污泥中菌群的变化对提高污泥有效反硝化聚磷有着重要的作用。
本课题的研究结果表明:污泥的快速驯化主要是对驯化过程中影响污泥生长的各个参数的控制和调节,驯化后的污泥和筛选得到的菌之间通过特性的对比分析,以污泥特性为指导研究菌特性,将工程性的研究与微观的生物研究相结合,相比于单方面的研究污泥特性及菌特性有着重大的突破,在此研究的基础上,研究提高驯化污泥反硝化聚磷的能力的各个参数,并与双污泥工艺相结合,达到提高工艺反硝化聚磷的效率的目的。